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Un hígado rudimentario se cultiva a partir de células madre
En un trabajo que aumentará la esperanza de que los órganos puedan repararse o incluso cultivarse desde cero utilizando el propio tejido del paciente como materia prima, los investigadores japoneses han creado tejido hepático funcional a partir de células madre y lo han trasplantado con éxito en ratones.
Los investigadores encontraron que una mezcla de células precursoras del hígado humano y otros dos tipos de células pueden formar espontáneamente estructuras tridimensionales denominadas yemas hepáticas. En los ratones, estos brotes del hígado formaron conexiones funcionales con los vasos sanguíneos naturales y realizaron algunas funciones específicas del hígado, como descomponer los medicamentos en el torrente sanguíneo.
Es posible que la técnica funcione con otros tipos de órganos, incluidos el páncreas, el riñón o los pulmones, dijo el martes en una conferencia de prensa el autor principal Takanori Takebe, científico de la Universidad de la ciudad de Yokohama en Japón, con la ayuda de un traductor. El estudio , publicado en Naturaleza el miércoles, es la primera demostración de que se puede producir un órgano humano rudimentario utilizando células madre pluripotentes inducidas (iPS), dice Takebe.
Estas células iPS se fabrican mediante la conversión de células maduras, como las células de la piel, en un estado a partir del cual pueden convertirse en muchos otros tipos de células (consulte La ciencia de las células iPS). El descubrimiento de que las células maduras se pueden reprogramar para asumir este estado fue la base de la Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2012 .
El estudio proporciona un precedente para pensar en hacer órganos y reconstruir estructuras o tejidos tridimensionales más complejos, dice George Daley , director del programa de trasplante de células madre del Children's Hospital en Boston. Los investigadores adoptaron un enfoque creativo para construir el proto-hígado, dice Daley, al mezclar tres tipos de células diferentes: precursores de células hepáticas derivados de células iPS humanas, precursores de vasos sanguíneos llamados células endoteliales y células precursoras del tejido conectivo llamadas células madre mesenquimales. Tanto las células precursoras de los vasos sanguíneos como del tejido conjuntivo se extrajeron de los cordones umbilicales.
Los hallazgos de Takebe y sus colegas se basan en trabajos existentes que muestran que el cultivo de múltiples tipos de células juntos puede ayudar a los investigadores a desarrollar tejidos fisiológicos tridimensionales en el laboratorio, dice Yoon-Young Jang , director del Laboratorio de Biología de Células Madre de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. Otros grupos también han demostrado que las células madre, cuando reciben las señales químicas adecuadas, pueden convertirse espontáneamente en estructuras tridimensionales similares a los tejidos naturales, como la retina (consulte Globos oculares en crecimiento).
Los métodos utilizados por los investigadores en el nuevo estudio también imitan algunos aspectos del desarrollo embrionario natural del hígado. Adherirse a los principios de la biología del desarrollo de esta manera es una estrategia que están adoptando muchos en el campo de la medicina regenerativa, dice Daley. Este estudio es un buen ejemplo en el que la generación de un organoide tridimensional más ordenado es probablemente la ruta que la mayoría de nosotros vamos, dice. La capacidad de estos organoides para mediar en el metabolismo de fármacos específicos del hígado humano es una prueba de principio muy impresionante de la utilidad de este enfoque.
Para demostrar el potencial terapéutico de su técnica, Takebe y sus colegas trasplantaron una docena de yemas de hígado en el abdomen de ratones cuya función hepática natural se interrumpió con un fármaco. Los trasplantes mantuvieron vivos a estos ratones durante el mes en que fueron observados.
Las yemas del hígado no lograron todas las funciones de un hígado maduro. Por ejemplo, no formaron un sistema de conductos biliares. Sin embargo, en una investigación en curso, el equipo ha descubierto que si los brotes se trasplantan a un hígado existente, el cuerpo parece hacer uso del sistema biliar existente, dijo Takebe por correo electrónico.
Takebe dijo que un uso terapéutico potencial del método podría implicar la entrega de yemas hepáticas microscópicas a pacientes humanos a través de una vena grande que se conecta al hígado para mejorar la supervivencia después de una insuficiencia hepática. Dijo que estaba optimista de que hasta un 30 por ciento de la función hepática podría restaurarse mediante este método.
Pero Takebe calculó que faltan al menos 10 años para ese tratamiento. Mientras tanto, el método debe mejorarse para que los brotes del hígado se puedan producir de manera mucho más eficiente. El problema es crear suficientes yemas de hígado, en cantidad suficiente, para que sea una terapia viable, dijo.
El potencial de la terapia con células madre pluripotentes es grande, dice Jang. Pero advierte que es necesario trabajar mucho más para demostrar su verdadero valor en la clínica, incluida la evaluación a largo plazo de su seguridad.
Un uso más inmediato de las células iPS podría ser la detección de fármacos candidatos. La investigación que utilice modelos relevantes para el paciente de enfermedades complejas como la cirrosis hepática y el cáncer ayudaría al descubrimiento de mejores dianas celulares y moleculares para el desarrollo de fármacos, dice Jang.